CNC de Korgar

K

Korgar

Compagnon
Bonjour à tous, les amis métalleux.

Cela faisait un moment que je n'avais rien posté ici, c'est chose faite ; pas mal pris par le boulot et beaucoup d'autres choses et autres projets en cours.

Bon, ça fait un moment que ça me trotte dans la tête. Après avoir touché un peu à l'usinage "manuel" et l'impression 3D, j'ai envie de me lancer dans la construction d'une CNC moi aussi. Je n'y connais pas grand chose pour l'instant en CNC, mais l'électronique et la CAO 3D pas de problème, le G-code, j'espère arriver à me débrouiller avec le temps et la pratique. Chaque chose en son temps. Et puis ce projet va patienter un peu, au vu des finances actuelles, :(

Pour l'instant, je cherche à concevoir une machine qui peut couper du bois et aussi un peu d'aluminium, c'est là que j'ai du mal à savoir ce qu'il faut comme matériel. Je veux essentiellement découper des formes dans des plaques, pas vraiment de la 3D donc, je ne sais plus comment on dit (2.5 D c'est ça ?) Tout ce que je lis ici ou là tend à m'indiquer que, comme pour l'usinage classique, il faut de la ri-gi-di-té ! J'essaie de faire un design en conséquence en tentant de rester raisonnable, et aussi dans le budget. Mes estimations pour ce que je vise c'est entre 1500 et 2000€ de matériel plus matière, je ne compte pas l'usinage (ça c'est moi) et la récupération de matière, pièces, etc ... ici ou là.

Je compte sur vos avis éclairés pour m'indiquer si quelque chose ne va pas dans la suite, vos avis éclairés sont importants

Les capacités que je souhaite sont : 800X800mm (courses X/Y) et 100 mm sous la broche (assez de marge de course sur Z pour des perçages avec des forets, éventuellement).

Pour l'instant, les hypothèses sont les suivantes :
  • des moteurs X/Y/Z pas à pas Nema 34 en BF (quel couple de maintien choisir ? ça va de 2 Nm à 8 Nm chez "OMC / stepper on-line"), c'est cher :(
  • des vis à bille de 20mm de diamètre (à priori 1000 mm de long)
  • des rails linéaires de 20 mm idem 1000 mm pour X/Y et 400mm pour le Z
  • une broche 1.5kw ou 2.2kw (pas du matos de pro, j'ai pas les moyens, du pas cher de chez AE)
  • une plaque en aluminium de 1000X1000x5 mm sur laquelle seraient vissés tous les profilés de la base X/Y (je l'ai en stock chez moi, elle est neuve et bien plane). Une plaque "martyre" à trous de 30 mm posée dessus avec des inserts pour des vis M8 (bridage)
  • pour les pièces à usiner (plaques moteurs, flancs latéraux, etc ...) c'est de l'aluminium de 15/20/30mm mais je me demande si je ne devrais pas réduire les épaisseurs et utiliser de l'acier ? à vous de me dire ce qu'il vaut mieux faire ...
  • les entretoises "moteur" en ABS orange (j'aime le orange ) imprimées en 3D, car il n'y pas trop d'effort dessus à priori, ou alors je loupe quelque chose, je ne sais pas trop (en réflexion)
  • Pour les poutres X/Y, et le montage des rails linéaires, ce serait des profilés aluminium type "lourd" en 40X80 mm doublés par axe et aussi 2 de 40X40 mm "lourd" pour compéter la base
  • des capteurs fin de course type "hall" sur X/Y et switch classique sur Z
  • des supports pour les chaines de passage de câbles en profilé U aluminium de 20X60X20 en 2 mm d'épaisseur, les chaines, je n'ai pas encore regardé, peut-être imprimées, mais je crois que c'est pas cher.
Elle serait posée sur une table mécano-soudée acier que j'ai fabriquée pour autre chose, mais que je compte recycler et dédier à ça. Elle est très costaud, je ne la déplace pas seul.

Je vous montre quelques vues 3D de ma conception initiale, n'hésitez pas à critiquer s'il y a des trucs évidents qui clochent !

Estimation de masse : 110kg selon Solidworks avec que de l'aluminium





 
D

dh42

Compagnon
Salut,

En vrac

Des NEMA34 pour ce genre de machine relativement légère, ce n'est pas trop adapté, du NEMA23 ou 24 le serait d'avantage, du 3Nm suffirait. Les NEMA34 on un fort couple, pas vraiment nécessaire dans ton cas vu que tu utilise des VàB et non des crémaillères, mais une faible V de rotation préjudiciable pour de l'usinage bois ou il faut avancer vite.

Les vis de Ø20, même chose, c'est trop gros, du Ø16 suffit amplement ; ne pas oublier que les vis sont en amont de réduction, donc plus elles sont lourdes et plus ça va pomper du couple inutilement, à plus forte raison sur un portique à 2 vis !!

Pour les rails linéaires, même chose, c'est surdimensionné, du 15/16 suffit largement .. et surtout, oubli ce montage étrange avec 2 guides // de chaque coté du portique, un seul suffit largement (sans parler de la galère que ce serait de régler ça !!)

voila, ce n'est qu'un avis perso.

Bon brainstorming

++
David
 
Y

Yoda78

Compagnon
J'imagine que tu as déjà regardé les machines du type TTC450 de chez Two Trees. Avec la broche de 800w on commence à avoir un truc pas mal pour moins de 2000€ avec les accessoires et même un module laser 20W si tu veux. Bon ça reste du matériel grand public et pas du tout industriel mais on peut faire pas mal de choses et la qualité pas si mal (j'en ai monté une donc je l'ai eu en main et testé le laser, pas encore la broche). Voir les vidéos de test sur Utube.
Autres avis à voir
 
G

gomax69

Ouvrier
Jolie modélisation mais il y a des choses à revoir sur la conception.

1- Les doubles rails de chaque coté du portique ça ne sert à rien et en plus c'est hyperstatique +++ donc une galère à régler. Laisse en un seul quitte à en mettre un un peu plus gros si tu veux (pas nécessaire à mon avis).

2- Ecarte plus les patins sur les pieds du portique. Ajouter 50mm de longueur sur la table ne coûte pas grand chose mais la rigidité finale du portique n'a rien à voir.

3- Ton portique avec les rails sur le dessus et le dessous ça peut se faire, c'est un bon point pour le porte à faux mais bonne chance pour le réglage.

4- Ton portique est assez haut, c'est une bonne chose. Par contre tu annules ce point positif avec tes deux profilés alu séparés. Si tu les lies avec une tôle "fine" sur l'arrière tu vas les solidariser et avoir une rigidité largement supérieure. Un peu comme un IPN au final avec deux ailes qui font la rigidité et une âme plus fine qui sert juste à les lier.

5- Des gros moteurs c'est bien mais mais attention à ne pas mettre trop de couple sur les moteurs non plus, surtout que tu en as deux.
Si l'un des deux a un problème et tombe en panne (ou bug d'un driver, problème de réglage....) tu risques d'avoir une force monstrueuse d'un coté et vu la largeur du portique tu vas avoir un couple absolument énorme sur les patins d'en face. Avec une structure alu le risque est grand de simplement plier le portique, la base, les rails ou un peu les trois en même temps. Il vaut mieux une machine qui cale et une pièce foirée qu'une machine qui s'autodétruit au premier problème informatique ou de trajectoire.
 
K

Korgar

Compagnon
Bonjour,

Merci pour tous ces commentaires,

@dh42, effectivement, tout ça est probablement "surdimensionné", mais je veux être sûr de couper dans des plaques en aluminium de façon assez précise. L'idée des gros moteurs c'était aussi pour avoir suffisamment de couple restant quand on double ou on triple la vitesse si on veut couper du bois. Mais si tu es sûr que les Nema 23/24 et des rails de 15mm sont suffisants, je suis preneur car en plus c'est moins cher

@Yoda78, Je trouve que les machines proposées semblent un peu "légères" par rapport au prix demandé. Je me trompe peut-être mais c'est mon ressenti. C'est pour ça que je la fabrique moi-même en fait. As-tu le lien YouTube stp ?

@gomax69, pas convaincu sur le fait d'avoir les deux rails de chaque côté soit "davantage" hyper-statique qu'un seul car les deux côtés sont liés au final. Il suffit de régler un côté seul, puis l'autre seul, et ensuite de solidariser les deux par la poutre X et de régler l'ensemble au final. Je suis d'accord sur le fait que le réglage soit plus difficile. Je vais continuer à réfléchir là-dessus... Maintenant, si tu es sûr qu'un seul rail suffit et que ça reste "rigide", je suis preneur, ce sera moins cher aussi. Pour les autres remarques, je vais essayer de prendre en compte tes propositions, ça me semble très pertinent. Sur la "nervure" entre les deux profilés du X, entièrement d'accord avec toi.

J'ai une question essentielle : Quid des moteurs "boucle ouverte" par rapport aux "boucle fermée", quel est votre avis la dessus SVP ?

Dans tous les cas, je vais revoir ma conception et tenir compte de vos remarques.

Merci à vous.
 
T

Tom_Franche_Comté

Apprenti
Salut,

très beau design.
ça va être une belle machine.

Concernant les boucle ouvertes vs fermées.

J'ai une CNC en boucle fermée je trouve que c'est plus sécurisant surtout quand il y a de la puissance.
Si un moteur pour une raison x | y ne peut pas réaliser la commande la machine se met en faute immédiatement.

Alors qu'en ouvert tu n'as pas cette sécurité.
De plus, si un moteur saute des pas le contrôleur ne le sait pas en boucle ouverte et tu t’aperçois du problème à la fin de l'usinage.

De mon point de vue, idéalement, je te dirais de partir sur une boucle fermée.
Après rien n'empêche de commencer le projet en boucle ouverte et par la suite d’améliorer la machine,
c'est aussi le côté positif du DIY.
 
L

Lechattom

Ouvrier
Salut voisin
Ce que je peux te dire de ma maigre expérience....Je rejoins ce qui a été dit sur les 2 moteurs en Y les 2rails de chaque coté , c'est un nid à emmerde , en règle générale mieux vaut des boucle fermés mais c'est plus cher, tout dépend de la précision que tu attends

Ce qui est bien pour l'instant c'est que tu pars d'une feuille blanche donc rien n'est figé, moi j'avais déjà acheté pleins de trucs avant et j'ai du faire avec . En ce moment je réfléchis à un petit tour et je n'aborde plus ça de la même manière.

D'abord bien évaluer ton besoin et pas te dire qui peux le plus peux le moins, c'est pas toujours vrai, j'ai une "grande machine" mais 90% de ce que je produit ne dépasse pas 1/8 de la surface ducoup, plus c'est grand > moins c'est rigide

Ne pas négliger l'aspect montage et contrôle, il te faudra un minimum d'outil pour tout caler et toute la visserie , câble et électronique représente un budget non négligeable

Prendre en compte la lubrification si tu dois faire de l'alu est essentiel, ceci implique aussi (et c'est valable pour le bois) la gestion des copeaux qui s'immiscent partout, donc aspiration, protection des glissières/VAB, gestion du surplus de lub de coupe et si tu peux celui des composants en mouvement

La place que ça prends au final avec la possibilité de circuler autour

L’accès au 380v peut être une bonne chose pour certains équipements qui seront potentiellement moins cher

Le choix de la broche avec ou sans changement d'outil, sinon un outil = un programme et sur des pièces complexe ça peut vite devenir un casse tête pour les changements d'outils, jauge, etc

D'ailleurs coté broche, je partirais du choix de l'outil avant de choisir, je m'explique... j'ai une broche de 3.5kw/220v en ER25 qui prends 18000tr au max au final dans l'alu je ne dépasse pas les 10000tr avec des fraises de Ø6, ma machine n'est pas suffisamment rigide pour prendre plus gros et surtout je ne peux pas tourner plus lentement sinon je n'ai pas assez de couple ou alors c'est pour faire des chanfreins de 0.5 à 3000tr et encore. D'autant plus que le budget outil coupant n'est pas négligeable, il en manque toujours

Tenir compte du martyr et de la hauteur de l'étau pour le choix de la course en Z, c'est très vite restrictif quand tu comptes la longueur du porte outil +le dépassement de l'outil + la zone sécu + le bridage (s'il y a)+ la pièce + l'étau + le martyr ça commence à faire un sacré empilage

Voili voilou pour agrémenter ta réflexion et si tu n'es pas à l'autre bout du Couserans, j'suis à ta dispo

Beau projet en tous cas tu vas t'éclater
 
T

Tom_Franche_Comté

Apprenti
Pour l'usinage du bois il faudra prévoir un système d'aspiration
et pour l'usinage de l'alu il faut au minimum ce genre de système se connecte au réseau d'air et propulse par effet venturi un peu de liquide en goutte à goutte sur la fraise :


Pour la plaque sacrificielle en général c'est souvent en panneaux MDF. Voir autour de chez toi les épaisseurs dispo à la coupe
Moi j'ai trouvé facilement du 18 mm, vois après si tu mets des rails en alu pour fixer le travail.

j'ai fait comme ça
 
K

Korgar

Compagnon
@Lechattom , en effet il semble que nous soyons proches, je suis à Saverdun

Alors, question outillage, j'ai des choses, un petit atelier de 30m², deux fraiseuses (DUFOUR 22 et une Sydéric), un tour Celtic 12, une grosse perceuse à colonne industrielle et aussi le triphasé 400V. Mais on passe par un VFD de toutes façons, donc ma broche sera triphasée gérée par le VFD.

Il me faut 800X800 mm en surface usinable pour des plaques alu de 8 à 10mm. Donc mes besoins sont bien établis pour des projets bien spécifiques.

pour le contrôle, j'ai un peu de matériel, du classique, les pieds a coulisse, les comparateurs, etc ...le matériel pour l'usinage standard. Quelques fraises aussi, un peu de carbure, pas grand chose adapté à la CNC, mais je partirais sur ER20 aussi. Pour le diamètre de la fraise, ma base est 6 à 10mm. Je note tes remarques en tout cas.

Pour le choix de la broche et des vitesses, c'est noté. Donc le minimum ce sera 2.2kW. J'ai pas le budget pour davantage.

Pour la place autour, c'est un peu ça qui me contraint. C'est noté, bien sûr.

Pour le passage sous Z avec une plaque martyr de 30mm, j'ai encore 103mm de marge, dans ce design, c'est pas assez ? ma course totale est de 150 mm sur Z.

quid du choix du contrôle et du logiciel ? Mach3 ou autre ? des préférences ?

merci à toi
 
T

Tom_Franche_Comté

Apprenti
Pour le choix du contrôleur / logiciel perso je ne jure plus que par Masso.
leur système est vraiment top
Il gère jusqu’à 5 axes :

 
R

Rinar

Apprenti
Bonjour!

A moi de ramener ma fraise

C’est le type de liaison que j’éviterais absolument à cet endroit :



Je la vois sur de nombreux routeurs auto construit et je la trouve problématique :
  • Elle a trop de degré de liberté. La moindre erreur de réglage a un impact sur tous les axes. Il faut des comparateurs sur tous les axes. C’est ingérable.
  • La surface est trop faible pour garantir la géométrie. Même avec de très faibles tolérances, le fort bras de levier jusqu’au Z, une erreur d’angle de quelques secondes donne des 10emes sur le bec de l’outil.
  • Elle est impossible à caler. Il est illusoire de penser mettre des cales pour redresser les angles.
  • La surface d’appuie est faible dans une zone ou se concentre tout les efforts du portique et de la broche.
Donc hors charpente en bois, il est préférable de la remplacer par cette liaison :



L’avantage est que tu réduits les degrés de liberté, que la surface d’appuie est plus grande et que les exigences sur les cotes de fabrications sont moins élevées.
 
K

Korgar

Compagnon
@Tom_Franche_Comté

je prends en compte tes conseils sur la lube et l'aspiration, merci

Pour la plaque en MDF et les rails alu, c'est noté.

Très belle machine, bravo !

Je suis jaloux
 
K

Korgar

Compagnon
@Rinar

j'avais prévu çà :

deux pions de centrage de 8mm rectifiés en inox, deux vis de M6 et une rainure.

C'est insuffisant ?

 
R

Rinar

Apprenti
Ce n'est pas problème de rigidité. Mais de mise en position de ta pièce avec les défauts de fabrication de la pièce et celles qui sont autours.
Une fois correctement placée, c'est à dire parfaitement verticale et parallèle aux axes des rails des pions pourront éventuellement rigidifier ta liaison et permettre un repositionnement rapide après démontage. Mais si ta machine bouge, les pions deviendront un problème.

On imagine toujours faire des pièces parfaites mais ta plaque auras deux défauts de perpendicularité inévitables dans les deux axes et se positionnera plutôt comme ça. Et comme tu en a deux et sans possibilité de réglage, c'est compliqué au moment ou il faut faire des micros ajustements au comparateur: Je bouge l’attitude un coté et ça me dérègle la perpendicularité de l'autre...

 
K

Korgar

Compagnon

Ok, j'ai compris la problématique, je vais réfléchir à une solution de réglage

merci
 
R

Rinar

Apprenti
Les boucles fermées sont vraiment un gain de confort. Les avantages que j'y vois:
- Meilleurs rendement. Le courant est optimisé et les moteurs chauffent moins.
- Meilleure gestion de l’accélération. Si l’accélération est localement trop forte dans les changement de direction (l'outils sur-vire dans les tournants) l'erreur est corrigée.
- A faible puissance, on peux vraiment travailler avec avec des micros pas et les recherches de zéro au palpeur sont beaucoup plus précises.
Sur ma machine, j'ai une une reproductibilité du Probe en Z de quelques microns largement inférieur au pas complet.

J'ai des moteurs de faible puissance et il doit exister des trucs comparables pour des plus gros moteurs, j'ai juste mis un contrôleur de type sac à dos sur mes nema qui s'occupe de la boucle fermée et du pilotage des moteurs. Je n'ai pas besoin de drivers coté contrôleur, le circuit de puissance est plus simple.
Et question coût, ça se discute. J'ai payé les miens 20 euros piéces... pour du 24V 4A....

 
K

Korgar

Compagnon
ça c'est très bien, merci pour le lien, c'est bien plus raisonnable pour moi
 
G

gomax69

Ouvrier
ma course totale est de 150 mm sur Z
C'est très peu. En tout cas ça t'empêche d'office d'utiliser des forets si un jour tu veux percer 50 trous dans une pièce en alu et tu regretteras. Ca ne coute rien d'augmenter la course à 250 voir 300 tout en laissant 130 sous le portique pour ne pas perdre en rigidité.
Modélise ta broche en position haute et mesure la longueur du plus gros foret utilisable avec ta broche. Si entre le bas du portique et le bout de ta broche il y a au moins la longueur du foret alors c'est bon. Sinon tous les trous se feront à la fraise.
 
K

Korgar

Compagnon
J'ai
Je peux remonter la broche de 36mm en plus (j'ai deux trous pour la déplacer vers le haut) ce qui met le bas de la broche à 178 + 36 = 214 mm, je pense que ça suffit. sinon je peux encore décaler de 36 mm une fois de plus vers le haut, ça passe encore.

 
L

Lechattom

Ouvrier
C'est pas tout à fait le bon raisonnement (j'ai eu le même)
Imagine que tu as une pièce de 50mm de haut à détourer > ton outil doit dépasser d'au moins 50 et encore tu toucherais avec l'écrou de la broche, donc on va dire 5mm de garde +5mm de sécurité au dessus de la pièce > tu es déjà à 50mm de pièce +5 de marge +50 d'outil +5 de marge soit déjà 110mm et là tu es à même la table, si tu rajoutes un martyr +20mm + un étau (on va dire 50) tu es à 180mm (je simplifie mais c'est pour l'exemple)

Et 50mm on y arrive très vite une fois l'outil en main, ça ouvre d'autre perspective du style toujours plus

Donc le fait de remonter ta broche ne te dégage pas plus de place d'autant plus que le passage de ton portique est fixe...
 
G

gomax69

Ouvrier
Démontage de broche = perte de référence et géométrie à refaire. Ou alors tu as des goupilles pour un positionnement précis puisqu'on ne positionne pas précisément un éléments avec un trou de passage de vis.

Ou alors tu ajoutes directement 100mm de rail et 100mm de vis à bille pour max 30euros et t'es tranquille. Tu ne regretteras pas, crois moi je sais de quoi je parle c'est mon plus grand regret sur ma machine.
 
K

Korgar

Compagnon
Ok les gars, je capitule, je vais réfléchir à ça aussi
mais bon, je pensais pas usiner des pièces aussi hautes, mais pourquoi pas.
 
K

Korgar

Compagnon
Merci pour ton retour, tu m'as convaincu !
 
D

dh42

Compagnon
Salut,
L'idée des gros moteurs c'était aussi pour avoir suffisamment de couple restant quand on double ou on triple la vitesse si on veut couper du bois.

Oui, mais justement, plus le moteur est gros (couple) moins il peut tourner vite ; en gros un NEMA34 4.5 Nm va tourner à 4/500 RPM maxi, un NEMA23/24 de 3Nm à maxi 800 RPM, un 2Nm à maxi 1200 RPM (jette un œil sur les courbes de couple)

Pour exemple, ma machine (du commerce) a un seul moteur de 3Nm sur le portique (vis centrale), et qui plus et avec une vis au pas de 10 (Ø16) et je n'ai aucun problème à emmener le portique + broche de plus de 80Kg à 8000mm/min.

C'est ce moteur (j'ai le même sur les 3 axes)

Un peu de maths (pas taper )

C'est celle la que j'ai rachetée d'occas (un coup de bol, c'est pas courant en occas !)


Pour le pilotage, tu peux aussi regarder UCCNC, qui est nettement moins cher que Mach3 tout en étant plus récent et mieux fini (et toujours développé contrairement à Mach3) .. UCCNC 60€, Mach3 170€ ...

UCCNC ne fonctionne qu'avec les cartes CNCdrive (les cartes CNCdrive fonctionnent aussi avec Mach3)

++
David
 
Y

Yoda78

Compagnon
@Yoda78, Je trouve que les machines proposées semblent un peu "légères" par rapport au prix demandé. Je me trompe peut-être mais c'est mon ressenti. C'est pour ça que je la fabrique moi-même en fait. As-tu le lien YouTube stp ?
Tu tapes TTC450 et tu va en avoir pleins de test et autres descriptions....sinon sur Ali aussi tu as les descriptifs commerciaux.
Par exemple :


 
S

sebastian

Compagnon
Bonjour korgar, et bienvenu dans ce monde passionnant de la CNC
Beaucoup de conseils pertinent ont été dit par les précédents intervenants à ton projet d'un point de vue structurel, en vue d'une simplification des guidages et entrainements… entre autres.
Je te préciserais que plus la matière est dure à travailler, plus il faut concevoir une machine rigide et "indéformable" (sans trop de compromis de poids) ; la rigidité est le gage primordial d'une machine efficace et précise !
Puis viennent les besoins de rapidité, parfois, mais à usage "hobbies" occasionnel c'est bien moins important…
Un paquet de sujets traitent de conception de machines très proches des surfaces que tu envisage ; n'hésite pas à parcourir tous ces nombreux sujets et les résultats qui en découlent.

• Une remarque que je te fais, c'est qu'une cnc n'a pas vocation de perceuse donc penser mettre un foret pour percer des trous… tu fera tes trous avec une fraise (fonction perçage dans l'interface de parcours d'outils) ou poche pour des trous non débouchants… et ce quel que soit le diamètre de la fraise.

Tout ça pour dire que la position de la broche doit être calculée pour que le collet soit au raz du portique en position haute.
Du coup pas besoin d'un Z immense et d'une course immense (ça réduira son porte à faux), et sera + rigide.

• Ce qui compte c'est la hauteur disponible sous portique nécessaire à tes futurs travaux ; si tu envisage de faire de l'usinage 3D avec de longues fraises il faut y penser.
Plus ces dimensions augmentent, plus il faut un portique rigide (tout en surveillant le poids). et vice versa…

D'emblée il serait bon de mettre une plaque de renfort de liaison des profilés de la poutre du portique (tôle fine ou ctbx c'est bien suffisant) et ce sera 2x plus rigide et indéformable.
J'arrête mon layus, et je / on commentera à la suite de tes prochaines simulations pour que tu soit un cnciste heureux de ta création
 
K

Korgar

Compagnon
Merci pour tous vos conseils, je vais revoir mon design en conséquence.

je vous tiens au courant ...
 

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